SU915683A1 - Optical radiation converter - Google Patents
Optical radiation converter Download PDFInfo
- Publication number
- SU915683A1 SU915683A1 SU802995104A SU2995104A SU915683A1 SU 915683 A1 SU915683 A1 SU 915683A1 SU 802995104 A SU802995104 A SU 802995104A SU 2995104 A SU2995104 A SU 2995104A SU 915683 A1 SU915683 A1 SU 915683A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- layer
- wide
- gap
- semiconductor
- dielectric layer
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 27
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 6
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 abstract 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 8
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 2
- 239000010407 anodic oxide Substances 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/109—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN heterojunction type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/112—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistor
- H01L31/113—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistor being of the conductor-insulator-semiconductor type, e.g. metal-insulator-semiconductor field-effect transistor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области полупроводниковых приборов, регистрирующих оптические сигналы и изображения и может быть использовано в оптоэлектронике. 'The invention relates to the field of semiconductor devices that register optical signals and images and can be used in optoelectronics. '
Известны преобразователи электромагнитного излучения в электрический сигнал на основе гетеропереходов—£1-2-. -.....Known converters of electromagnetic radiation into an electrical signal based on heterojunctions — £ 1-2-. -.....
Эти преобразователи не позволяют регистрировать оптические изобраэде^Ыя.These transducers do not allow to record optical images.
•Наиболее близким- техническим решением является, преобразователь оптичрснрго йзлуч'ения в электрический сигнал на основе структуры, содержащей два полупроводниковых слоя с различными ширинами запрещенных зон С22.• The closest technical solution is an optical signal converter into an electrical signal based on a structure containing two semiconductor layers with different widths of C22 band gap.
На поверхность широкозонного полупроводника этого преобразователя наносится полупрозрачный металлический слой. При попадании регистрируемого излучения на преобразователь происходит преобразование оптического изображения в потенциальный рельеф, создаваемый в слое широкозонного полупроводника за счет перезарядки его центров захвата фотоносителями.A translucent metallic layer is applied to the surface of the wide-gap semiconductor of this converter. When the detected radiation hits the converter, the optical image is transformed into a potential relief created in the layer of a wide-gap semiconductor due to recharging its capture centers with photocarriers.
К недостаткам данного устройства следует отнести технологические трудности, которые возникают при нанесении тонкого 1 мкм) · широкозонного слоя, который должен быть сплошным. Отсутствие сплошности у широкозонного слоя приводит к закорачиванию металлического электрода на узкозонную подложку, что не позволяет считывать записанную информацию, так как видеосигнал в этом случае полностью шунтируется.The disadvantages of this device include the technological difficulties that arise when applying a thin 1 μm) · wide-gap layer, which must be continuous. The lack of continuity in the wide-gap layer leads to the shorting of the metal electrode on the narrow-gap substrate, which does not allow reading the recorded information, since the video signal in this case is completely shunted.
В конечном счете это цедет к снижению процента выхода годных приборов. Кроме того, эффективность попадания фотоносителей на центры захвата широкозонного слоя, а следовательно, и чувствительность такого преобразователя ограничены в связи с тем, что значительная часть носителей возбужденных, светом в зоны разрешенных энергий широкозонного слоя покидает его, так и не попав на центры захвата.Ultimately, this will reduce the percentage of yield of devices. In addition, the efficiency of hitting photo carriers on the capture centers of the wide-gap layer and, consequently, the sensitivity of such a converter is limited due to the fact that a significant part of the carriers are excited, leaves light in the zones of the allowed energies of the wide-gap layer and does not hit the capture centers.
Целью изобретения является повышение чувствительности при одновременном увеличении процента выхода годных приборов.The aim of the invention is to increase the sensitivity while increasing the percentage of yield of devices.
Поставленная цель достигается тем, что в предложенном преобразователе электромагнитного излучения в электрический сигнал на основе структуры, содержащей два полупроводниковых слоя с различными ширинами запрещенных зон, по крайней мере, с одной из сторон слоя широкозонного полупроводника расположен диэлектрический слой толщиной 5010000 А, сопротивление которого не менее 107 Ом в направлении, перпендикулярном плоскости структуры. Слои диэлектрика, создавая барьер для носителей, попавших в зоны разрешенных энергий широкозонного слоя, препятствуют выходу носителей из широкозонного слоя, тем самым увеличивают вероятность их захвата, что приводит к увеличению чувствительности прибора. Кроме того, наличие диэлектрического слоя компенсирует отсутствие сплошности у слоя широкозонного полупроводника и тем самым увеличивает процент выхода работоспособных приборов.This goal is achieved by the fact that in the proposed converter of electromagnetic radiation into an electrical signal based on a structure containing two semiconductor layers with different widths of the forbidden zones, at least one of the sides of the wide-gap semiconductor layer, there is a dielectric layer 5010000 A thick, whose resistance is not less 10 7 ohms in the direction perpendicular to the structure plane. The dielectric layers, creating a barrier for carriers that fall into the zones of the allowed energies of the wide-gap layer, impede the release of carriers from the wide-gap layer, thereby increasing the probability of their capture, which leads to an increase in the sensitivity of the device. In addition, the presence of the dielectric layer compensates for the absence of continuity in the layer of the wide-gap semiconductor and thereby increases the percentage of output of workable devices.
На фиг.1-3 показаны зонные диаграммы трех типов предлагаемого преобразователя . *Figure 1-3 shows the band diagrams of the three types of the proposed Converter. *
Преобразователь содержит полупрозрачный металлический сл’ой 1, слой широкозонного полупроводника 2, диэлектрический слой 3 и слой узкозонного полупроводника 4.The converter contains a semitransparent metal with the following 1, a wide-gap semiconductor layer 2, a dielectric layer 3 and a narrow-gap semiconductor layer 4.
. В случае, показанном на фиг.1, , диэлектрический слой 3 расположен между слоями узкозонного 4 и широкозонного 2 полупроводника. Под действием регистрируемого излучения происходит фотоэмиссия электронов из металла Г в широкозонный полупроводник 2, где они эффективно захватываются на центры захвата, поскольку диэлектрический слой 3 препятствует их выходу в узкозонный полупроводник 4. Этот случай реализуется на таких структурах,как 3ί35.0^ -ЯпЗе-металл, Ое-ЗтО-ЦпЗе-металл. Для этих структур длинноволновая граница по записи оптической информации определяется величиной потенциальных барьеров для носителей тока на.границе раздела металл Ζη5ε и составляет ^1,2 мкм.. In the case shown in figure 1, the dielectric layer 3 is located between the layers of narrow-gap 4 and wide-gap 2 semiconductor. Under the action of the detected radiation, photoemission of electrons from the metal Γ to the wide-gap semiconductor 2 occurs, where they are effectively captured at the trapping centers, since dielectric layer 3 prevents them from entering the narrow-gap semiconductor 4. This case is realized on structures such as 3ί35.0 ^ metal, Ge-Zto-CpZe-metal. For these structures, the long-wave boundary for recording optical information is determined by the value of potential barriers for current carriers at the metal .η5ε interface and is раздела 1.2 μm.
На фиг.2 показан случай, когда диэлектрический слой 3 расположен между металлическим слоем 1 и слоем широкозонного полупроводника 2. ВFigure 2 shows the case where the dielectric layer 3 is located between the metal layer 1 and the wide-gap semiconductor layer 2. In
II
з 915683 4W 915683 4
этом случае для перезарядки центров захвата используется фотоэмиссия электронов из' узкозонного полупроводника 4 в широкозонный 2. Этот случай реализуется в системе ЛпЗЪ анодный окисел - 3ΐ0 - металл. Для нее длинноволновая граница по' записи лежит вблизи 1 мкм.In this case, photoemission of electrons from the narrow-gap semiconductor 4 to wide-gap 2 is used to recharge capture centers. This case is realized in the Lp3 system anodic oxide - 3–0 - metal. For her, the long-wavelength limit for the 'record lies near 1 μm.
Аналогично работают описанные выше варианты преобразователя и в случае использования фотоэмиссии дырок (из металла 1 в первом случае и из узкозонного полупроводника 4 во втором случае ) для перезарядки соответствующих центров захвата широкозонного полупроводника 2.The above-described variants of the converter work in the same way in the case of using hole photoemission (from metal 1 in the first case and from narrow-gap semiconductor 4 in the second case) to recharge the corresponding capture centers of the wide-gap semiconductor 2.
Фиг.З соответствует случаю, когда два диэлектрических слоя 3 расположены по обе стороны от широкозонного полупроводника 2. Регистрируемое излучение вызывает образование электронно-дырочных пар в слое широкозонного полупроводника 2, где они разделяются во внешнем поле и захватываются на соответствующие центры. Наличие двух диэлектрических слоев при таком механизме записи необходимо для создания потенциальных барьеров для носителей обоих знаков и тем самым для увеличения эффективности записи. В качестве примера можно привести структуру 3ίЗхО^-ЕпЗе-ЗхО-металл.Дпя нее длинноволновая граница по записи определяется шириной запрещенной зоны Ζη3β и составляет величину около 0,47 мкм.Fig. 3 corresponds to the case when two dielectric layers 3 are located on both sides of the wide-gap semiconductor 2. The recorded radiation causes the formation of electron-hole pairs in the layer of the wide-gap semiconductor 2, where they are separated in an external field and captured at the corresponding centers. The presence of two dielectric layers with such a recording mechanism is necessary to create potential barriers for carriers of both signs and thus to increase the recording efficiency. As an example, the structure of the 3ίЗхО ^ -ЕПЗе-ЗхО-metal can be given. The long-wavelength boundary is determined by the recording by the width of the forbidden zone Ζη3β and is about 0.47 μm.
Для всех представленных случаев толщина слоя диэлектрика 3, расположенного между узкозонным 4 и широкозонным 2 полупроводниками, должна быть по возможности минимальной (но туннельно непрозрачной для носителей тока, т.е. не менее 50 Ху,For all the cases presented, the thickness of the dielectric layer 3, located between narrow-gap 4 and wide-gap 2 semiconductors, should be as small as possible (but tunnel-opaque for current carriers, that is, at least 50 Hu,
что позволяет более эффективно преобразовать потенциальный рельеф 6 в электрический сигнал,например, путем сканирования по структуре световым лучом. С другой стороны диэлектрический слой 3 должен быть достаточно однородным по толщине и электрически прочным. Исходя из этого, устанавливаются пределы толщины диэлектрического слоя 3 50-10000 X.which makes it possible to more effectively convert a potential relief 6 into an electrical signal, for example, by scanning the structure with a light beam. On the other hand, the dielectric layer 3 must be sufficiently uniform in thickness and electrically strong. On this basis, limits are established for the thickness of the dielectric layer 3 50-10000 X.
.Величина удельного сопротивления ’для указанных пределов толщин находится в интервале 101^- Ю220м/см, при этом обеспечивается величина последовательного сопротивления,; структуры не менее ~Ю7 0м, что исключает шунтирование видеосигнала при считывании записанной информации.. The specific resistivity magnitude 'for the specified thickness limits is in the range 10 1 ^ - 10 22 0m / cm, while ensuring the value of series resistance ,; structure of at least 7, ~ U 0m that excludes video bypass when the recorded information is read.
Стирание потенциального рельефа можно производить, используя термостимулйрованное опустошение центров захвата или перезарядку их токами собственной фотопроводимости широкозонного полупроводника при различной полярности напряжения на структуре. Кроме того, в первом и втором случаях для стирания можно использовать эмиссию в слой широкозонного’ полупроводника носителей тока противоположного 'знака из металлического слоя или из слоя узкозонного полупроводника при переполяризации источника напряжения, подключенного к структуре. В устройст35 ве на основе δΐ-δΐΟ^-Ζηδε была получена чувствительность к регистрирующему излучению до Ю'9дж/смг при выходе структур площадью I см2 более 80%. Тогда как известныеThe potential relief can be erased using thermally stimulated emptying of the trapping centers or recharging them with the currents of the intrinsic photoconductivity of the wide-gap semiconductor at different polarities of the voltage on the structure. In addition, in the first and second cases, for erasing, the emission of a wide-gap semiconductor of current carriers of opposite sign from the metal layer or from the narrow-gap semiconductor layer can be used during the polarization of the voltage source connected to the structure. In ve ustroyst 35 based δΐ-δΐΟ ^ -Ζηδε sensitivity was obtained to the recording radiation to Yu '9 J / cm z at the exit area of structures I cm 2 of more than 80%. Whereas famous
4θ структуры 5ϊ-Ζη8ε имеют чувствительность до 1О'вда/см’2 с выходом работоспособных структур не более 10%. 4 θ structures 5ϊ-Ζη8ε have sensitivity up to 1O ' in yes / cm' 2 with the output of workable structures not more than 10%.
915683915683
. ^4/2-3. ^ 4 / 2-3
Claims (2)
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU802995104A SU915683A1 (en) | 1980-10-23 | 1980-10-23 | Optical radiation converter |
GB8130947A GB2087645B (en) | 1980-10-23 | 1981-10-14 | Device for converting electromagnetic radiation into electrical signal |
IT41672/81A IT1168456B (en) | 1980-10-23 | 1981-10-22 | ELECTROMAGNETIC RADIATION CONVERTER IN ELECTRIC SIGNAL |
DE19813141956 DE3141956A1 (en) | 1980-10-23 | 1981-10-22 | CONVERTER FOR CONVERTING ELECTROMAGNETIC RADIATION TO AN ELECTRICAL SIGNAL |
JP16938581A JPS57103372A (en) | 1980-10-23 | 1981-10-22 | Device for converting electromagnetic radiation into electric signal |
FR8119988A FR2493046B1 (en) | 1980-10-23 | 1981-10-23 | ELECTROMAGNETIC RADIATION TO ELECTRIC SIGNAL CONVERTER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU802995104A SU915683A1 (en) | 1980-10-23 | 1980-10-23 | Optical radiation converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU915683A1 true SU915683A1 (en) | 1985-10-23 |
Family
ID=20922673
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU802995104A SU915683A1 (en) | 1980-10-23 | 1980-10-23 | Optical radiation converter |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS57103372A (en) |
DE (1) | DE3141956A1 (en) |
FR (1) | FR2493046B1 (en) |
GB (1) | GB2087645B (en) |
IT (1) | IT1168456B (en) |
SU (1) | SU915683A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59115A (en) * | 1982-06-25 | 1984-01-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method for connecting optical fiber by fusing |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1044494A (en) * | 1965-04-07 | 1966-09-28 | Mullard Ltd | Improvements in and relating to semiconductor devices |
SE331864B (en) * | 1969-05-30 | 1971-01-18 | Inst Halvledarforskning Ab | |
FR2137184B1 (en) * | 1971-05-14 | 1976-03-19 | Commissariat Energie Atomique | |
US4016586A (en) * | 1974-03-27 | 1977-04-05 | Innotech Corporation | Photovoltaic heterojunction device employing a wide bandgap material as an active layer |
JPS6047752B2 (en) * | 1975-08-20 | 1985-10-23 | 松下電器産業株式会社 | friction tube target |
GB1553684A (en) * | 1976-08-20 | 1979-09-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Photoconductive devices |
US4176275A (en) * | 1977-08-22 | 1979-11-27 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Radiation imaging and readout system and method utilizing a multi-layered device having a photoconductive insulative layer |
-
1980
- 1980-10-23 SU SU802995104A patent/SU915683A1/en active
-
1981
- 1981-10-14 GB GB8130947A patent/GB2087645B/en not_active Expired
- 1981-10-22 JP JP16938581A patent/JPS57103372A/en active Granted
- 1981-10-22 IT IT41672/81A patent/IT1168456B/en active
- 1981-10-22 DE DE19813141956 patent/DE3141956A1/en active Granted
- 1981-10-23 FR FR8119988A patent/FR2493046B1/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IT1168456B (en) | 1987-05-20 |
DE3141956A1 (en) | 1982-06-16 |
JPS6328502B2 (en) | 1988-06-08 |
FR2493046B1 (en) | 1985-11-15 |
JPS57103372A (en) | 1982-06-26 |
FR2493046A1 (en) | 1982-04-30 |
GB2087645A (en) | 1982-05-26 |
DE3141956C2 (en) | 1989-09-07 |
IT8141672A1 (en) | 1983-04-22 |
GB2087645B (en) | 1984-12-05 |
IT8141672A0 (en) | 1981-10-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4857723A (en) | Segmented imaging plate structure | |
US4672454A (en) | X-ray image scanner and method | |
US4535468A (en) | Image converted for X-ray equipment and the like | |
US7105829B2 (en) | Radiation detector having radiation sensitive semiconductor | |
US4450466A (en) | Semiconductor image sensor | |
US7361923B2 (en) | Image recording medium | |
DE3235076A1 (en) | RECORDING AND READING DEVICE FOR X-RAY RAYS | |
SU915683A1 (en) | Optical radiation converter | |
US3488508A (en) | Solid state image sensor panel | |
US6501089B1 (en) | Image detector, fabrication method thereof, image recording method, image recorder, image reading method, and image reader | |
US6504166B2 (en) | Method and apparatus for recording image in recording medium using photoconductor with reduced dark latent image, and reading image from photoconductor with reduced dark current | |
US8581198B2 (en) | Apparatus and method for detecting radiation | |
JPS5799086A (en) | Solid-state image sensor | |
PL171400B1 (en) | Visualization system and visualising apparatus with simplified design of electrodes | |
US6492643B1 (en) | X-ray image sensing device | |
US6333505B1 (en) | Method and apparatus for obtaining radiation image data and solid-state radiation detector | |
US4010031A (en) | Electrophotographic system | |
US20020148989A1 (en) | Process for producing alternate striped electrode array in which transparent electrodes alternate with opaque electrodes, based on single mask designed for the opaque electrodes in self-aligned manner | |
US7439517B2 (en) | Residual charge erasing method for solid state radiation detectors and radiation image recording/readout apparatus | |
JP2733930B2 (en) | Semiconductor radiation detector | |
US5036396A (en) | Solid image-pickup device having storage cell unit | |
US20070069164A1 (en) | Radiation image detector | |
JPH0666920B2 (en) | Imaging device | |
JP3945643B2 (en) | Image reading method and apparatus | |
EP0252820A1 (en) | Photoconductor image detector with a memory |